CN1264681C - 维护喷墨打印头的方法 - Google Patents

Abstract

一种在不从打印机的滑架上卸下打印头而维护喷墨打印头的方法，其中横穿打印头的喷嘴产生一受控压差，以便在喷嘴板的外侧形成受控的油墨泥潭。然后通过打印头的喷嘴将油墨喷射到该泥潭内。也可将所产生的泥潭保持一预定的时间，然后将其抽回到打印头内，而不从喷嘴中喷射油墨。

Description

维护喷墨打印头的方法

技术领域

本发明涉及一种不用将打印头从打印机的滑架上卸下就可维护喷墨打印头的方法，特别是通过利用在打印头的喷嘴板的外侧上产生的一受控泥潭来维护打印头的方法。

背景技术

本发明涉及热或压电型的喷墨打印机领域，其可以包括几种不同的产品，除了安装在桌面上的、手提式的或落地式的独立打印机之外，还包括复印机和传真机。在此用落地式打印机来说明本发明。这种打印机具有一打印头滑架，它安装成在打印机上作垂直于纸张或其它通过该打印机形成打印的介质的运动方向的往复运动。彩色打印机的打印机滑架一般有两个或若干个，通常为四个可卸地安装在其上的热喷墨打印头。各打印头包括或连接于一外供墨源，油墨经打印头内的油墨管道供入-喷墨机构，该喷墨机构一般在打印头的下部，并以滴状通过带有许多小孔或喷嘴的喷嘴板排出。对于热喷墨打印头(与压电型不同)，通向喷射腔的各油墨槽或通道与加热件相关联，加热件例如为电阻，对其通电以便加热喷射腔内的油墨。一旦加热，就会从与通电电阻相关联的喷嘴中喷出油墨滴。

为了维护，即，清洁、保护或恢复打印头的正常操作，一般在打印机内都装有一“维护站机构”。打印头可以在该站上移动，以便进行维护。为了保存，或者说在非打印时期，维护站通常包括一罩盖系统，该系统气密地封闭打印头喷嘴，使其与污物隔绝，并且防止干燥。某些盖还设计成便于对打印头加注，例如将其连接于一泵单元或其它在打印头上抽真空的机构。在操作过程中，通过在一公知为“喷吐”的方法中，经过各喷嘴喷射许多油墨滴对打印头中的阻塞物进行定期清洗，使废油墨收集在维护站的一“池”容器部分中。多数维护站带有一弹性擦拭器，在喷吐、脱罩、加注之后，或偶尔在打印过程中，擦拭器擦拭打印头表面，以去除油墨渣和任何纸屑或其它收集在打印头表面上的残渣。

维护打印头时的一个因素是改善所打印的图像的清晰度和对比度，最近的研究集中在改善油墨本身上。为了提供更快、防水性更好的、黑色较深并且色彩更鲜明的打印，开发出颜料基油墨。这些颜料基油墨比较早期的染料基油墨的固体含量高，因此，新的油墨具有较高的光密度。两种油墨都干燥得很快，这使得喷墨打印机构能够不仅在新近研制出的专门涂敷的纸张、幻灯片、织物和其它介质上而且在容易获得并且经济的普通纸张上打印出高质量的图案。这种新的快干油墨对打印头的维护提出了附加的要求。

在喷墨打印头的维护中的另一因素是对打印头寿命的要求提高了，特别是对于与大容积的油墨容器连用的打印头，该容器离打印头较远(所谓“离轴”系统)，在不更换打印头的情况下就可以更换该容器。因此，需要提高打印头的质量或对打印头更有效的维护，而且，如果打印头需要有较长的寿命，这种维护必须对打印头的磨损或损坏非常小。

一个特别的问题是，打印头对污染特别敏感，这种污染是在打印头的使用过程中所形成的空气或气泡所造成，或者是由固体颗粒所造成的，这些固体颗粒或者是在制造过程中留在打印头内或者是与油墨一起进入打印头的，在长期使用喷墨打印头后会加重这一问题。虽然已经试图通过例如在打印头内的一过滤器来解决，如在专利文件EP0875385中所描述的，但如果问题发生的话，这样一种过滤器仅仅是试图防止这些问题，并不提供一种解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种不用将打印头从打印机的滑架上卸下就可维护喷墨打印头的方法，特别是通过利用在打印头的喷嘴板的外侧上产生的一受控泥潭来维护打印头的方法。

本发明的另一目的是提供一种维护喷墨打印头的方法，以便通过在打印头表面上产生湍流来改进喷嘴的有效恢复。

按照本发明的第一方面，提供一种用于维护一喷墨打印头的方法，该打印头安装在打印机滑架内，其具有一本体，该本体包括一与喷嘴板上的若干喷嘴流体连通的油墨腔和与各喷嘴相关联的用于在打印操作过程中从所述喷嘴排出油墨滴的喷射装置，所述方法包括如下步骤：产生一个横穿打印头的喷嘴板的受控的预定压差，以在喷嘴板的外侧形成受控的泥潭，使打印机致动喷射装置，从而使油墨从至少一些所述喷嘴中排入所述油墨泥潭中。本申请人发现，将油墨滴喷射到打印头的喷嘴板上的油墨泥潭中会在油墨泥潭中形成湍流，这对于使有故障的喷嘴恢复正常工作是很有效的。已经发现，以这种方式维护比借助于通常的先后进行喷吐和加注操作的维护更有效。而且，已经发现，这种维护和恢复技术对打印头的磨损很小。

有利的是，重复操作喷射装置，以将油墨排入所述油墨泥潭，对各喷嘴的操作的重复率低于在常规的打印操作中所用的重复率。已经发现，这样可以进一步地加强故障喷嘴的恢复，这可能是由于大滴的体积被排出，或者是由于故障喷嘴对这种喷射的响应时间。

在一优选实施例中，所述维护方法还包括如下步骤：在致动喷射装置之前，确定哪个打印头的喷嘴能够在常规的打印操作中正常喷出油墨滴，然后，在致动步骤中，只使正常操作的喷嘴喷射。已经发现，使相邻的喷嘴喷射可以消除故障喷嘴的问题，使故障喷嘴喷射在某种情况下，例如当颗粒堵住一油墨管道时加重喷嘴的问题。

也可以在确定哪个打印头的喷嘴能够在常规的打印操作中正常地排出油墨滴之后，只使故障喷嘴喷射。已经发现，这种实施方式对于某些故障，例如喷嘴被干了的或半干的油墨块所阻塞特别有效。

优选的是，在使喷射装置致动之后，通过喷嘴将形成所述油墨泥潭的大部分油墨抽回打印头。除了在维护的过程中减少油墨的浪费量之外，已经发现这种实施形式是非常有效的恢复技术，特别是对于由颗粒物所引起的问题。相信，由于油墨泥潭的形成而流出打印头，以及喷嘴的喷射与油墨泥浆流回打印头结合，用于将内部污物，无论是气泡还是颗粒物清除出去。

虽然油墨泥潭可以通过在打印头的喷嘴板外的受控压力降来产生，但优选的是，通过打印头的油墨腔的内压的受控的增加来产生泥浆。有利的是，增加的内压使通过各喷嘴喷入油墨泥浆的油墨的体积大于在正常打印条件下喷射的油墨滴的体积。

在一优选的实施例中，打印头包括连接于油墨腔的一可变容积的空气腔，该空气腔有一与周围大气气体连通的通孔。于是，所述产生一预定压差的步骤包括将一气体源连接于打印头的空气腔的通孔，并在一高于环境大气压的压力下将预定的受控体积的气体从气体源输送到空气腔，从而使空气腔在打印头本体内膨胀，使得油墨腔内的压力增加，并使油墨通过打印头的喷嘴受控流动，在喷嘴板外侧产生受控的油墨泥潭。已经发现，这种形成油墨泥潭的方法是特别可控的。

按照本发明的第二方面，提供了一种用于维护一喷墨打印头的方法，该打印头安装在打印机滑架内，其具有一本体，该本体包括一与喷嘴板上的若干喷嘴流体连通的油墨腔和与各喷嘴相关联的用于在打印操作过程中从所述喷嘴喷出油墨滴的喷射装置，所述方法包括如下步骤：产生一个横穿打印头的喷嘴板的受控的预定压差，以在喷嘴板的外侧形成受控的泥潭，将打印头的喷嘴板上的所述油墨泥浆保持一预定的时间，使所述压差反向，从而通过喷嘴将大部分形成所述油墨泥潭的油墨抽回到打印头。本申请人已经发现，在喷墨打印头的喷嘴板上形成受控的油墨泥潭，然后再将其通过喷嘴重新吸回打印头(既使喷嘴不喷射)，这样维护打印头是很有效的。

附图说明

现在仅以举例的方式并参照附图描述本发明的特定的实施例，通过这些实施例可以了解本发明的进一步的优点和目的；其中：

图1是一大版式的打印机的透视图，本发明用于这种打印机；

图2是该打印机的盖子移去后的顶部视图，示出打印头滑架的移动通路的右端的自动加注泵和维护站；

图3是维护站和加注泵的一前视图；

图4是维护站和加注泵的右侧的立面图；

图5是用于将泵移动到一选定的位置以便对选定的打印头加注的机构沿图3中的5-5线截取的一横剖面图；

图6是该泵的一横剖面图；

图7是打印头滑架当其盖处于闭合位置时的一右视图；

图8是滑架的一前视图，示出打印头盖位处于升起的位置；

图9是当打印头安装在两个挡位并且盖处于升起的位置时滑架的一前视图；

图10是其中滑架盖被部分剖开的一平面，图示出其内的空气通路；

图11是一曲线图，示出由泵所输送的空气压力的分布；

图12是一速度伺服软泵算法实施的曲线图；

图13是一速度伺服硬泵算法实施的曲线图；

图14是打印头的一局部横剖面透视图，示出一油墨和压力调节机构；

图15是图14所示的调节机构的一透视图，图中未示出空气袋；

图16是一透视图，示出图14所示的调节机构的一调节器杆的第一侧；

图17是一透视图，示出图14所示的调节机构的调节器杆的第二侧；

图18是打印头本体的一横截面；

图19是图14所示的调节机构的收集器杆的一透视图；

图20是从打印头的冠的下面看去的一透视图；

图21是打印头的一横剖面示意图，示出处在第一全封闭位置的调节机构；

图22是打印头的一横剖面示意图，示出处于部分开启的第二位置的调节器机构；

图23是打印头的一横剖面示意图，示出处于完全开启的第三位置的调节器机构；

图24是从下面看打印头的喷嘴板的一示意图，示出覆盖两喷嘴柱的一油墨泥潭；

图25是图24所示的喷嘴板的示意图的一侧视图，示意性地示出油墨滴入油墨泥浆时的喷射；

图26是维护打印头时浪费油墨的体积的一曲线图，图中分别示出仅仅喷吐、喷吐同时加注但没有油墨回流以及喷吐同时加注而且油墨回流到打印头内的情况；

图27分别示出黑色和彩色油墨打印头在加注过程中吹到喷嘴板上的油墨的体积作为充气过程中注入打印头上的空气体积的函数的曲线；

图28分别示出黑色和彩色油墨打印头在加注过程中吹到打印头的喷嘴上的油墨体积的曲线作为加注操作时间的函数的曲线；

图29分别示出黑色和深兰色油墨打印头在加注过程中吹到打印头的喷嘴板上的油墨的体积作为储存在打印头的油墨腔内的空气的体积的函数的曲线；

图30分别示出以不同的空气体积进行加注操作的过程中在喷嘴板附近测得的打印头油墨腔室的内压作为提供给打印头的油墨的不同压力所用的时间的函数的曲线；以及

图31是穿过图14所示的打印头的喷嘴区域的放大的横剖面图。

在描述本发明的优选实施例中，首先描述用于向打印头施加一正的空气压力以使打印头加注的优选的机构。接着，描述与本发明的实施例连用的优选的打印头，最后描述按照优选实施例的维护和加注好打印头。

具体实施方式

图1示出一种大版式的打印机10，这种打印机包括一可横向移动的打印头滑架，该滑架由一盖12封闭，盖12在大致水平延伸的台板14上延伸，打印介质在该板上方排入一捕捉筐。在台板的左侧是四个可拆卸的油墨容器20、22、24、26，这些油墨容器通过一个后面将描述的可拆卸的挠性管装置向装在可移动的滑架上的四个喷墨打印头提供油墨。

在图2所示的平面图中去掉了滑架盖12，从该图中看出，打印头滑架30安装在一对横向延伸的滑杆或引导件32、34上，而滑杆又固定在打印机的框架上。同样固定在打印机的框架上的是一对管引导件支撑桥40、42，前、后管引导件44、46悬挂在该桥上。打印头滑架30具有一可枢轴转动的打印头保持盖36，该盖由一闩锁38固定在打印机的前侧，其牢固地保持住四个喷墨打印头，其中两个示于图9中滑架上的个固定位置C、M、Y、K。前管引导件44呈一角度接近左桥支撑件40，以当滑架滑动到一接近台板14的左侧的位置，提供使打印头盖36可以很容易开启的间隙，以便更换打印头。

一挠性油墨输送管系统通过四个挠性油墨管50、52、54、56从打印机的左侧的四个单独的油墨容器20、22、24、26输送油墨，这四个挠性油墨管从油墨容器伸出，穿过前和后管引导件44、46，向滑架30上的打印头输送油墨。油墨管系统可以是一可更换的系统。

打印机的右侧是一个打印头维护站48，打印头滑架30可以在该站停泊，以便清洗和加注打印头。打印头维护站48由安装在打印机上与打印头滑架30的横向延伸的移动通路的右侧相邻的一塑料框架构成。打印头滑架30(见图8和9)包括四个挡位C、M、Y、K，这四个挡位分别接收四个单独的打印头，这四个打印头中含有蓝绿色、深红色、黄色和黑色等彩色油墨。维护站48也包括四个单独的维护挡位C、M、Y、K，它们可以设置在打印机的可以前后移动的一抽屉上。各维护挡位包括一用于截获任何在维护过程中可能由打印头排出的油墨的盒。维护站的可移动抽屉结构并不构成本发明的一部分。

一打印头维护泵50安装在泵定位臂80的上端。一齿轮封闭框架60固定于维护站48的框架的右侧壁上并与其隔开，以提供一含有减速齿轮机构的罩，该罩使臂80并从而使泵50相对于打印头滑架30定位。定位臂80安装成在一枢轴82上移动，该枢轴82在维护站框架的右侧壁与齿轮封闭架60之间延伸。一臂定位步进电机90在其上转动一驱动齿轮92，该驱动齿轮92与一大的被动齿轮94上的齿啮合，该大的被动齿轮94通过一共用轴连接于一小的被动齿轮96，该小的被动齿轮具有与形成在泵定位臂80上的一弧形臂定位齿轮98啮合的齿，以使臂移动通过一略小于90°的角。臂80的运动，将泵定位在沿一位于臂的枢轴线82上中心的弧线的不同的位置上，以使泵出52与四个空气管道100、102、104、106的入口端对正，这四个空气管道沿弧线定位在打印头滑架30上的一枢轴安装的打印头保持盖36的侧面。

各空气管道100、102、104、106的尺寸设定成使它们具有基本上相等的体积，具它们从保持盖36的侧面的入口端伸入该盖的内部，并终止于打印头保持盖的下侧上的(当盖封闭时)朝下的流体出口110、112、114、116。围绕各空气出口有一顺应式密封件111、113、115、117，当四个打印头定位在打印头滑架的它们相应的挡位时，这些密封件与四个打印头的顶面上的相应的空气入口孔配合。图中还示出了在打印头保持盖36的下侧有弹簧加载的打印头定位器120、122、124、126。还可看出，打印头保持盖枢轴转动地连接于滑架，并由一指状锁闩件38和固位器39固定于其封闭或打印头保持位置。

空气泵50可以根据需要可拆卸地固定于定位臂80的上端或者永久地与其连接，它包括一端部敞开的缸体51，其内接收一细长的活塞52，该活塞有一对彼此隔开的活塞对正盘53、54或套环，它们与缸体内壁可滑动地接合。一压簧55将活塞52向缸体外施偏压，弹簧的一端装在泵缸体内的一弹簧座56上，其另一端装在一套环57上，套环57围绕着空心活塞杆58的内端，活塞杆58内有一轴向的细长的通路59。一顺应的密封件61顶靠在内活塞对正盘54上，并且可滑动地与缸体的内壁接合，在其间提供一种空气密封。密封件61的壁以一角度与缸体51接合，使得当活塞52移动到右侧时，密封件61在空气腔室68内保持一单向的正压力，而当活塞52移动到左侧时并不保持一真空。一通过一个或几个固定件65连接于缸体的外壁的盖63将缸体封闭，固定件的结构与本发明无关。也可以将盖螺纹固定于缸体上。活塞52的外端有一放大的套环67，其上固定一顺应的垫圈69，用于与打印头保持盖36的侧壁接合，并且在滑架顶靠活塞定位在维护站的过程中在活塞的出口52与打印头保持盖36的侧壁之间提供一种气密密封。

打印头滑架上的打印头的维护部分是通过使泵50定位对正打印头保持盖中的空气通路102、104、106、108而实现的，该空气通路将空气输送到待维护的打印头。在泵这样定位的情况下，滑架30移动到维护站48中，从而使滑架在泵的出口处与顺应垫圈69接合，同时，滑架继续移动，使泵活塞52向右移动到缸体内，以便通过活塞的中心通路59从空气腔室68排出空气，从而向打印头提供一正压空气源，该空气源用于向打印头加注，这在下面将更详细地描述。打印头C、M、Y、K的喷嘴板可以借助于一由泵50提供的正空气压力这样加注。由泵提供的气压不需要在打印头内接触油墨，事实上不应该这样，以避免引入必须储存在打印头本体内的空气。因此，优选一种打印头结构，该打印头的油墨储存在一腔室中，该腔室的体积可以通过向该打印头的另一腔室施加空气压力而减小，下面还要对这种打印头结构作更详细的描述。当滑架移离开维护站48时，其留下泵50抽吸先前迫压入打印头盖内的空气。如果在这一过程中，一些在压力下引入打印头的空气泄漏，则泵可能对打印头施加一不希望的真空量。泵的设计使压力被限制在一大致为-5.0英寸水头的小的负压，以避免形成一真空，从而毁坏打印头。泵出口与打印头保持盖内的通路之间的密封在泵活塞由于弹簧55的压力的作用下而移动到其行程的端部之后被破坏。因此，在打印头内对于其起正确功能作用所必须的任何反压都应保持不受加注操作的影响。

从图5中可以最清楚地看出，泵50可沿弧线定位在一静止位置O与一参考位置R之间的任何位置上，这两个位置由止挡件84、86限定在齿轮箱52上，定位臂80的侧面接合于止挡件84、86。臂的用于通过泵向打印头滑架保持盖36上的青兰、品红、黄和黑色油墨打印头管道100、102、104、106输送空气的位置示于图5中，这些位置优选彼此隔开大约6°。

步进电机90最好以3.75°/半步的步程驱动齿轮92步进，步进电机90与泵定位臂80上的齿轮98之间的减速比优选为30∶1。

限制泵定位臂的移动的硬止挡件84、86优选彼此隔开84°。在各打印头维护周期内，泵50从臂80与停泊硬止挡件84接合的停泊或静止位置O移动到定位臂接合参照止挡件86的参照位置R。参照止挡件86定位于比停泊或静止止挡件84更接近功能角度位置K、Y、M、C，在各功能角度位置泵50接合于滑架保持盖上的青兰、品红、黄和黑油墨打印头管道100、102、104、106。在泵定位臂从静止位置O移动到参照位置R之后，该臂沿着一相反的方向(在图3中的顺时针方向)移动到初级位置P。然后，步进电机90将泵定位臂80沿原来的方向(图3中的逆时针)移动，以将泵50定位在与理想的功能位置C、M、Y或K对正的位置，从而连接于相关的管道100、102、104、106。进行这一运动保证由于退回时用于将泵定位臂移动到顶靠参照硬止挡件86的同样齿轮齿面用来完成将泵50定位在精确的选定的功能位置上。

硬止挡件84、86与泵定位器壳体52一体形成。这种设计牺牲了少量的将泵50定位在标称位置的定位精度，但是却使硬止挡功能不受定位器壳体52的垂直调节的影响。采用一种逐步逼近算法来保证泵定位臂80一直接触参照硬止挡件86。这种逐步逼近算法包括退回和可能丢失的步骤的边界。

所有功能角度都设置为标称角分辨率的偶数倍。这样做是为了保证不出现泵定位误差，因为按照定义，一种半逼近算法的奇数步骤的总和不如偶数步骤的总和稳定。

打印头保持盖上的通往管道100、102、104、106的入口彼此隔开6°角，它们围绕一穿过泵定位臂80的旋转轴线82的垂直线对中，并定位在与泵50的出口相同的半径处。定位臂80的旋转轴线82设置在从入口到管道100、102、104、106最合理的半径处，以将入口之间的垂直距离减至最小(见图4)，从而使保持盖36容易设计。

围绕各空气入口的径向边界优选为，离泵排放垫圈的内径大约2.5mm，离外径大约为3.5mm。在定位臂80的旋转轴线82的垂直和水平对正误差为0的情况下，这在界面出现故障之前转变成一种大约16半步的步进误差。

可以很容易地选择或调节泵50的冲程或轴向位移，以便向滑架上的各打印头排放控制量的空气。为保证各通道的总体积而对打印头保持盖38中的空气通道100、102、104、106的长度和横截面面积的设计控制基本上一样，从而保证了在一预定的泵冲程下，泵向各打印头发送同样体积和压力的空气，不管对哪个打印头进行维护。可以用不同的加注参数，例如泵冲程和加注时间对各打印头进行加注，这在后面还将更详细地描述，对各打印头的这些加注参数储存在用于控制加注操作的一打印机的软件控制器300内。控制器300还连接于一环境传感器302，该传感器测量打印头周围的目前环境温度和湿度。控制器300还可以利用这些测量值确定对于一特定的打印头的适当的加注参数。打印机能够用本领域公知的方式识别安装在打印头滑架30内的各挡位上的特定的打印头，例如利用一位于打印头上的记忆芯片。

图11示出泵所提供的压力曲线，该曲线取决于打印头保持盖中的空气通路102、104、106、108的容积、泵本身中的空气腔室69中的静容积和打印头滑架在加注之前的静止位置。图11中所示的弯曲线基于1.8cc的一空气通道的容积和3.2cc的静止泵腔容积。图中示出三条曲线。3.5mm的COMP弯曲线示出泵在3.5mm轴向位移时的压力曲线，而7.0mm的COMP弯曲线示出泵在7.0mm轴向位移时的压力曲线。第三弯曲线示出当系统中有空气泄漏时的弯曲线的形状。在这种情况下，发送给打印头的加注压力略微减小，但仍然足以完成加注功能。泵50的设计保证了当(通过打印头移离开泵的运动)将排出泵的空气抽走时所产生的负压限制在大约-5.0英寸水头。

顺应式垫圈在泵出口处的位置于打印机上的精确的定位通过使用新颖的速度伺服碰撞泵算法而确定。这种算法通用于任何两种相对可动元件，但针对喷墨打印机进行描述时，参照滑架30(第一部件)相对于泵出口52(第二部件)的运动则更为简便，这种运动是为了优选通过多个泵送周期使这些部件碰撞一起，在这些周期中，测出由一电机抽出的用于驱动滑架以产生滑架与泵出口之间的相对运动的气流，以建立一脉冲宽度改进(PWM)阈值，在碰撞过程中，该阈值被超出。部分中的一个(泵出口)的偏离成为负荷动力超出该阈值的特征。

大多数碰撞方法要求两个接触的部件具有一最小刚性，这样才能正确地工作。一般是，两部件刚一接触没有变形，或者至少所导致的变形小于系统所需的精度。因此，这些算法不适用于在泵出口52处具有挠性部件，例如顺应垫圈69的系统。图13示出对于硬碰撞环境的滑架驱动电机负荷(PWM)相对于以毫秒计算的打印头滑架间断点的测量值的一曲线图。

为了识别挠性部件的接触，这种算法必须对PWM曲线中的单一的脉冲反应。这就是说，如果对于一个单独的处理器间断点(1/1000秒)超出了该阈值，伺服算法必须响应。而且，伺服参数对于速度误差有一强烈的非缓冲响应。这种算法取决于在识别挠性部件的接触点处PWM的不稳定性。由于冲击多少是不稳定的，并且由于系统中因为其它声源的存在而有附加的噪音，所以必须取出若干碰撞样品，以保证数据的一致性。这些数据必须通过如下的健全校核才能认为是有效的：

1.平均的读数不能超过与额定值(取自许多以前的打印头4σ的分布)的最大的偏离；

2.3σ的测量值的分布不能超过机构功能的临界值(读数Cp)；以及

3.不能有与各机器自身的多个临界值的分布平均值不同的信号读出(误差数据点)。

由于伺服的延迟和挠性部件的可压缩性，在确定碰撞位置时应该计算出偏移。在图12示出PWM变化曲线，其中水平轴线表示以毫秒计算的间断点，时间B表示PWM阈值(如所示-28)超出的时间，时间A表示真正的第一次接触发生的点。图中描述了由于这些作用而引起的位置偏移的特性，并示出这些偏移是可重复的。这特别发生在两个挠性部件(垫圈和弹簧)串接组装，其中一个具有大得多的刚性并且特别是预负荷的情况下。

图12还示出了由于加速滑架并接近泵时的惯性和摩擦/静摩擦作用而发出的短暂的噪音。为了减小在这种情况下超出PWM阈值的危险，滑架在离开标称位置足够远处启动，以确保放弃了PWM曲线的前半段就可既消除这种噪音又保证挠性部件(泵)在启动运动中不接触。

在碰撞过程中，滑架重复定位，使泵出口偏转。目前优选的算法包括如下：

1.碰撞周期数：12

2.由于连接垫圈挤压而引起的偏离：6编码器单位(0.25mm)

3.平均读数与额定值的最大差值：24编码器单元(1.0mm)

4.最大3σ值：12编码器单元

5.离平均值的最大单点偏离：6编码器单元

已经发现，在构造一打印机时，泵出口的位置可以改变高达1.0mm。使用上述定位算法将实际泵出口位置与最佳泵出口位置之间的误差减小到最大为该量的0.25。

现在描述与本发明的实施例一起使用的打印头的一种优选的设计及其在正常打印时的操作，这种操作与加注过程相反。

参见图14，标号200总体上表示打印头，该打印头包括一本体201和一冠部202，冠部202构成本体的一帽并与打印头一起形成一油墨腔232。定位在本体的远端的是突片头组件203或THA。THA包括一弯曲环线204和一形成喷嘴板的硅模205。图31是穿过THA的一横截面图，示出油墨从打印头的油墨腔232经过窄的油墨管314至喷嘴发射腔316的流动通路310。在基板318的下侧是与各喷嘴相关连的电阻320。在操作时，电阻320通电，使与电阻相邻的少量油墨蒸发，这使发射腔316内的油墨作为油墨滴322通过喷嘴312喷出。油墨喷射机构具有通常的结构。位于笔本体201内的是一调节器杆206、一收集器杆207和一挠性袋208。在图14中示出了袋处于完全充气的状态，为了清楚起见，在图15中没有示出。图15中示出的一弹簧235、235’将调节器杆206和收集器杆207迫压在一起。与弹簧相反，袋充气时将两杆向外分开。袋支撑于一配接件209，该配接件压配合于冠部202内。该配接件有一通向环境压力的为螺旋形迷宫形式的通孔210。该通孔与袋连接，并与袋的内部气体连通，因此，袋在常规的打印操作中保持在一参考压力。螺旋通路限制了水从袋中扩散，其还用于缓冲杆206、207的对油墨腔232和周围压力之间的压差变化的反应。

在图16和17中更详细地示出了调节器杆206。标号211总体上表示袋208直接支靠在杆上的区域的位置。杆206绕两个相对的轴212旋转，轴212形成杆的旋转轴。当杆与打印头本体201接合时，杆的旋转被止住。轴位于由深槽形成的悬臂杆213的端部，因此，悬臂杆与轴在制造过程中可以扩展开，并卡合在冠部202的安装臂214上，如图18所示。垂直于调节杆206的平面的是一阀座215和一阀座保持器216。阀座被压在保持器上，并且由一种弹性材料制成。响应于袋208的膨胀和收缩，调节器杆206绕轴212、212’旋转，并使阀座在冠部202的配合面上开闭，这将在下面描述。这种旋转运动控制了油墨流入打印头本体。在使阀座的力最大化与获得杆的足够的运动之间有一种最佳化。在本实施例中，实际上所构造的杆的在其矩心，大致在点211与轴212之间的距离以及阀座的中心与轴212之间的杆比率为两至一和五至一，优选四至一。调节器还包括一弹簧凸台217，并且接合于弹簧235，见图15。弹簧凸台在制造过程中由两个肩部223所保护，该两肩部在图15中未示出。

图19中示出收集器杆207，该杆包括一致动区域218，袋208直接支撑在该杆的该区域上。该杆绕两相对轴219、219’旋转，该两轴形成收集器杆的旋转轴。该两轴远离地位于悬臂杆220上，因此，该轴和悬臂杆可以在制造过程中分开，并卡合到冠部202的安装臂221、221’上，如图18所示。收集器杆还包括一弹簧凸台222，该凸台与弹簧235的另一端接合，如图15与调节器上的弹簧凸台217相似，收集器上的凸台222在制造过程中由肩部224所保护。这些肩部在图15中均未示出。

参见图15，标号235总体上表示一螺旋伸展弹簧，该弹簧将两杆件206、207迫压在一起。弹簧预载荷，并在各远端以线圈分别与凸台217、222接合。各线圈是一平行交叠的全封闭对中线圈。这种弹簧设计成在其整个移动范围内的力常数的变化量最少，因此，反压可以调节得尽可能接近。

图20示出冠部202的底侧，其包括阀面227和孔228，油墨通过该孔进入油墨腔232。如图16所示，阀面与阀座215在调节器杆206上配合。如图18所示，油墨流过流体互连器229、油墨通道230和孔228。在孔228处流入油墨腔232内的油墨受到调节杆206来控制。袋208连接于一凸台231，该凸台通过打印头上的通孔210在袋的内部与环境压力之间的气流通路。图17中示出的调节器杆206上的轴212、212’卡合入轴颈214、214’，如上述悬臂杆结构所允许的。以类似的方法，收集器杆207上的轴219、219’也接收在轴颈214、214’内，如图20所示。同样位于冠部的底侧的是面226，该面与图19中示出的收集器杆207上的止挡225接合。止挡225和面226防止收集器杆干扰调节器杆206。

在正常打印过程中，挠性袋208如图14所示，根据油墨腔232中的反压与连通通孔210的环境压力之间的压差膨胀及收缩。图14示出袋已充气。袋设计成在杆移动的整个范围内以最大的接触面积推向两杆206、207。

在正常打印条件下，收集器杆207与袋208一起操作，以补偿环境大气压中的变化，并从而在油墨腔232内保持一基本上恒定的负压，即，低于大气压(公知为反压)。同样，收集器与袋在某种程度上能够调整任何可以被截获在打印头内的空气(称之为储存空气)的体积变化。

虽然大多数的调整是通过收集器杆207和袋208的运动来提供的，但调节器杆206与弹性阀座215配合提供了附加的调整，如图16所示。阀座起到弹簧的作用，并在阀座仍关闭时允许调节杆206在两方向上的一些运动(并从而防止油墨进入打印头)。换句话说，当油墨腔232中的反压下降时，即，变得负压较小时，袋208在杆上施加较小的力，弹簧235将杆迫压在一起。调节器杆的运动挤压阀座，并且调节器杆进一步关闭一点。反之，当反压增大(负压变得更大)时，袋208在杆上施加更大的力，将它们推开，然而，由于阀座的一致，调节器杆206在阀开启之前能够可以旋转一点。

应该理解，收集器杆207上的凸台222离收集器杆的旋转轴比图16和17中的调节器杆上的凸台217离其旋转轴更近。这种距离上的差别使收集器杆在调节器杆移动之前就致动。

收集器杆207绕轴219旋转，直到杆上的一止挡225与冠部202内的一面226接合，如图20和19所示。止挡件在油墨腔232中的反压下降时防止杆移动得离调节器杆206太近并干扰该杆。收集器杆在另一方向上旋转，直到与打印头本体201接触，如图22和23所示。

当安装于如图1所示的打印机的滑架30的一挡位时，打印头的一通孔210通过打印头保持盖36上的空气通道100、102、104或106中的一个与周围的大气压连通。打印头的流体互连器229借助于挠性供气管50、52、54或56中的一个连接于四个位于图1所示的打印机的左侧的可拆卸的油墨容器20、22、24、26中的一个。各油墨容器在打印头的控制下分别加压，以便向一相关的打印头输送油墨。

在常规的打印操作中，收集器杆和调节器杆207、206在打印头本体201内根据周围的大气压和打印速度运动，如图21、22和23所示，从而向打印头提供油墨。在图21中示出了两个完全在一起的杆，挠性袋208是软的，没有空气，这可能是例如由于周围大气压的大的压降，或者说是在开始充填油墨之前打印头的状况。如果大气压增加，或者油墨腔232内的压力下降，例如由于油墨在打印过程中从打印头中排出，则挠性袋208通过打印头的通孔210于滑架盖内的空气管道抽入空气。袋208的膨胀使收集器杆207克服弹簧235的作用旋转，从而在环境压力与油墨腔232内的压力之间保持一基本上恒定的压差(基本上通过弹簧235的选择来确定)，以便促进打印头的工作效率。收集器杆207能够旋转到它与打印头本体201的内壁236接触，如图22所示，应该说明的是，只有在此点，由于杆臂距离之差，调节器杆206才开始旋转。在油墨孔228打开之前，由于阀座215的弹性，调节器杆206能够少量旋转，然后油墨在压力下从外容器流入油墨腔232。调节器杆206能够旋转到遇到打印头本体201的相对的内壁236，图23中示出其处于完全开启的位置。一旦油墨腔232与大气之间的压差重新确定，调节器杆206就转回，以封闭油墨阀227。

正常打印操作有时暂停，以便使打印机维护一个或几个打印头，例如通过进行喷吐、加注和/或擦拭操作。这通常是只有当打印机检测到打印头的问题，或者使用者要求如下的打印问题的检测，或者任何这些问题的组合时，打印机以一定间隔启动。

为了使用一滑架致动的空气泵50对一个安装在打印头滑架上的打印头进行加注，首先进行上面描述过的对正操作，将泵的活塞52与连接于打印头的通孔210的空气通道对正。打印机使滑架30精确地运动，以便使泵50在压力下在打印头内向挠性袋208输送一预定容积的空气。这使得袋在打印头本体201内膨胀，并从而增大油墨腔232内的压力，使油墨的加注流进入喷嘴205内。当滑架移离开泵50时，袋208内的压力返回到大气压，袋与收集器杆和调节器杆207、206配合，起到在油墨腔与周围压力之间重建上述理想的压差的作用。

加注操作时采用的输送给打印头的袋208的空气的容积应足以引起打印头的收集器杆207的运动，但不会调节器杆206的任何或不足的运动，因此，油墨阀孔228不开启，油墨腔232不暴露于从容器20、22、24、26提供油墨的压力。然而，已经发现，对于特别的打印头设计以及对于特定的油墨类型有利的是，在加注过程中输送进一步控制容积的空气，从而使袋膨胀，以便进一步提高油墨腔232内的压力，并从而使调节器杆206旋转。在这种情况下，重要的是控制从外容器提供的油墨压力，从而防止大量油墨流入打印头。因此，优选使加注操作的第一步骤为将从外容器提供的油墨的压力设定在一定程度，在该程度，油墨阀228、227开启时，只有非实质量的油墨流入打印头或从打印头流出。这样就保证了流向或流过打印头的喷嘴的任何流量都受到空气加注系统的控制，该系统可以由打印机精确地控制，因为它是由滑架的运动所致动，而不是由油墨提供的压力所致动。在本实施例中，首先将油墨提供压力从在正常打印过程中所用的压力减小到零，然后再提高到加注时所用的较低的压力。

已经发现，通过打印头的喷嘴对油墨进行精确控制的吹洗，以在喷嘴板的外面形成油墨泥潭，然后再将油墨抽回打印头内，可以有效地解决打印头的许多问题，这些问题不用这种油墨的回流是很难解决的。例如，通过这种技术可以将如下问题消除：1)在长时间使用后容易在打印头的喷嘴上形成干燥的油墨，这些干油墨影响油墨滴的正常的喷出，例如使油墨滴偏离方向。对于干油墨，油墨本身是最佳的溶剂，围绕着这种积累起来的干油墨的油墨泥潭的形成和维持使这些干油墨溶解或从喷嘴板上去除。

2)空气泡可以收集在喷嘴内或通向喷嘴的狭窄的油墨通道内。油墨通过喷嘴向外流动，接着又流回，这样容易将这些气泡破碎并释放，使它们或者能够流出打印头，或者流到打印头油墨腔内的一不妨碍的位置，如图22所示，因此，将它们称为储存的空气238。3)在制造过程中进入打印头内的或者可能由油墨带到打印头内的颗粒可能阻塞或部分阻信流向喷嘴的油墨。如果这种情况发生，喷嘴可能以较快的速度喷出油墨，这样才能使油墨得到补充，这使得喷嘴从其外部吞入空气。由于产生油墨泥潭，油墨从被阻塞的喷嘴旁的喷嘴中流出，并且由于泥潭抽回到打印头内，通过被阻塞的喷嘴也可以发生流动，使颗粒从喷嘴移动到打印头内的一个更加无害的位置。

4)为了使一喷嘴正确地工作，需要恒定地供给油墨，从而使从喷嘴中喷出的油墨被沿着油墨管道从油墨腔流出的油墨所补充。如果对于几个喷嘴的这种连续的油墨供应线断裂，则将引起油墨短缺，这称之为局部退加注。如果一喷嘴柱(如图3所示)上所有喷嘴都发生这种情况，则称为全面退加注。使受控制的油墨流首先流出喷嘴，再流回喷嘴内，这样可以有效地向那些干油墨通道和喷嘴提供油墨。

由泵50输送给打印头袋208的空气的容积是受到控制的，以便在打印头的油墨腔232内获得压力的理想的增加，这种压力增加足以使喷嘴板上的一预定容积的油墨泥潭的成形，这将在下面更详细地描述。当滑架30移离开泵50时，空气从袋208中抽出，因此在油墨腔232内产生一负压，并使所需的油墨回流容易通过喷嘴进入打印头。通过打印头的弹簧235挤压袋208，迫使空气从通孔210中流出，并重新在油墨腔232内建立理想的负压，这进一步使得这种回流容易产生。

虽然可以想象，向打印头的喷嘴板的外侧施加一受控制的负压可以用来在该喷嘴板上产生油墨泥潭，但现有技术中的负压加注系统在较短的时间内提供一相对高的真空，因此，一般是不适用的。这种高速的油墨抽吸通常使抽出的油墨起泡，即，在油墨内形成小泡，如果允许这样抽出的油墨重新通过喷嘴进入打印头，则这些气泡很容易被截获在喷嘴或通向喷嘴的油墨通道中。

本发明所描述的喷吹到打印头的油墨板上的基本上被打印头捕获的泥浆状的少量油墨的技术应该是与现有技术中的使大量油墨通过打印头，以便清出大量储存的空气的技术是有区别的。

另一种消除打印头问题的有效的技术也已经发现，这种技术用于附加上述技术，或替代上述技术，它包括将油墨滴喷射或喷吐到在打印头的喷嘴上形成的油墨泥潭内。这种技术优选附加应用于所描述的正压加注技术，因为这便于在喷嘴板上形成可控制的泥潭。已经发现，如果喷墨打印机的喷嘴发射到保持在打印头的喷嘴板上以致于盖住了喷嘴的泥潭中，则所喷出的油墨被泥潭所捕获。由于油墨滴不能从泥潭中脱出，所以它们围绕着喷嘴在油墨泥潭中形成一股湍流，已经发现，这种湍流对于恢复出现故障的喷嘴的正确操作是有效的。虽然一直采用“滴”这一词来描述将油墨从喷嘴中喷入油墨泥潭中的动作，但应该理解，(由于喷嘴的外面被本应与喷射腔内的油墨流体接触的油墨所复盖)，当喷嘴中喷出油墨时，所喷出的油墨并不正常地接触空气，因此，并不具有喷向空气表面的油墨。所以，更精确地说，这些“滴”是一种喷入泥潭内的一较大的油墨容器中的油墨流或射流。

如示意图24所示，在喷嘴板205上形成的泥潭239的范围应该延伸基本上复盖喷嘴板的所有喷嘴(图中示出两个喷嘴柱240、241)。图25示意地示出喷射到泥潭239内的滴242并被该泥潭所捕获。虽然在这一方法中优选用泥潭基本上将所有的喷嘴复盖，但已经发现，特别是对于粘度特别低的油墨，如果喷嘴板不是基本上水平地保持在打印头滑架内，则可以使泥潭移动到喷嘴板的一侧，将一些喷嘴暴露于空气。

在打印头油墨腔232内使用正压不仅是一种产生受控的油墨泥潭的便利的方法，而且已经发现，这种方法增大了所喷射的油墨滴的体积，从而增加了这种方法在恢复故障喷嘴的功能方面的效率。进而，当这种技术用于与进入打印头的泥潭油墨的回流结合时，与现有的喷吐技术或现有的加注技术相比，从打印头喷出的油墨体积的损失显著地减少。图26是一曲线图，示出在恢复操作中打印头上的废油墨的体积，该打印头采用上述正压加注技术，经产生一油墨泥潭并将油墨滴喷吐入泥潭。水平曲线245表示只当采用现有的恢复技术时由于喷吐可能损失的油墨体积。这一体积仅仅是在一给定时间内所喷射的油墨滴的体积，因此，它是加注操作中排出的油墨的函数，并在曲线中的X轴上标出。在此，512个喷嘴喷射1000次导致大约0.019cc的废油墨。上曲线246表示如果在加注步骤中和喷吐步骤中都没有油墨抽回到打印头中则会损失的油墨体积。下曲线247示出当喷吐与加注一起进行时实际油墨损失，从而使所形成的控制的泥潭捕获喷出的油墨滴并用15秒钟将泥浆吸回到打印头内。从图26中可以看出，随着初始时被加注系统所排出的油墨增加，油墨的浪费量减少了。这是由于随着由加注步骤所形成的泥浆尺寸的增加，其捕获喷出的油墨滴的能力和回流到打印头内的效率也增加。当所形成的泥浆大到其表面张力不再将其保持于喷嘴板上，以及一个非常大的油墨滴从泥浆中脱出，并掉入打印机的池中时，这种趋向被止住。

油墨浪费量的减少带来许多优点。首先，它使更多的可获得的油墨用于打印，其次，它减少了油墨在打印机部件(其中有许多部件要由使用者操作)，例如维护站部件上的形成，第三，延长了打印机池的使用寿命。喷吐到油墨泥潭内与通常的喷吐到池内相比的另一优点是悬浮颗粒(喷嘴喷射时产生的并在空气中携带的微小油墨颗粒)显著地减少，因为这些悬浮颗粒也被泥潭所捕获。

此外还发现，油墨喷射到油墨泥潭内对于帮助打印头从可能被捕获在喷嘴或油墨通道内的任何小气泡中的恢复是非常有效的。相信这是由于所发射出的油墨滴排出了这种污染物。

虽然在上述喷吐同时加注步骤中一般是打印头的所有喷嘴都喷射，但是已经发现，在某些情况下，只喷射其中的一些喷嘴是有利的。在本领域中公知的是，用各种手段来检测打印头内的起作用的和非起作用的喷嘴。例如，借助于一液滴检测仪，这种检测仪能够将从一喷嘴中喷出的油墨滴在其穿过打印机的维护站内的一光束时检测到。一种替换方式是，可以用打印机打印一测试图案，该测试图案只用从一个单独的喷嘴中喷出的油墨打印。然后可以通过打印机操作员手工将结果输入打印机，或者通过一安装在打印机滑架上的传感器自动地(这在以本申请人的名义提出的专利文件EP0863012中作了描述，该专利结合于此引为参考)扫描。通过这样一种方法，打印机可以确定一特定的打印头中的哪一个喷嘴正常喷射油墨，哪一个不正常喷射。

因此，优选的是，本发明的打印机包括这样一个系统，在确定了哪个喷嘴正常工作之后，在所述喷吐到油墨泥潭中的步骤中，只有那些喷嘴被与它们相关联的电阻和喷射腔所致动。这是有利的，因为如上所述，在喷嘴试图喷射时，被颗粒阻住或部分阻塞的油墨管道可能使喷嘴吞入空气，从而加重了打印头的问题。只使围绕着被阻塞的喷嘴的被油墨泥潭复盖的工作喷嘴喷射，然后通过被阻塞的喷嘴将油墨从油墨泥浆中抽回到打印头中，这对于从喷嘴或其相关联的油墨导管中清除颗粒是一种有效的技术。

一种替换方式是，在恢复步骤中，只有非正常作用的喷嘴可以被喷射。这在例如喷嘴被干油墨堵塞物所阻塞时是有效的。

在上述恢复步骤中仅仅使打印头的一些喷嘴喷射也用于减少由于喷嘴的重复喷射所造成的磨损，也减少了浪费的油墨量。

已经发现，通过使喷嘴重复喷射改善了修复出现故障的喷嘴的效率，但喷射频率应该比用打印头进行正常的打印时低。相信这是由于喷嘴的这种低重复率的喷射增大了喷出的液滴的体积，这样就增大了油墨通过喷嘴的流量。进而，较低的喷射频率使气泡容易离开喷嘴及与其相连的油墨管道，如果使用很高的喷射频率时，这些气泡可能不会动，甚至其体积可能会增大。

可以理解，上述加注和恢复打印头的正常工作的技术可以适用于许多不同的打印头的设计，有效地使用这些技术所需的参数取决于这种打印头的设计和与打印头一起使用的油墨的特性。熟悉本领域的人员可以理解，对打印头的各种设计和所使用的油墨应该进行若干次测试，以确定这种参数，现在与参数一起描述这些测试中的一些，已经发现，当它们与周围空气调节器打印头一起使用时是有效的，这种打印头是由Hewlett-Packard设计并出售的，进行这些测试是为了对本发明的实施例的实现和理解提供进一步的指导。

图27是一曲线图，示出(在一秒钟内的加注操作中)作为从泵50中注入打印头的气腔208中的空气体积的函数的喷射到或喷吹到具有黑、黄、深兰和深红油墨的若干不同打印头的喷嘴板205上的油墨的体积。可以看出，这一关系被很好地限定，并因此，通过适当控制的泵50，可以将特别预定体积的油墨放置在打印头的喷嘴板上。所采用的(上述)泵的活塞52每动一毫米输送0.2cc空气，因为它是由打印机滑架30的运动所致动的，滑架必须能够极其精确地运动(一般为三百分之一英寸)，以便实现其为打印而定位打印头的功能，所以，可以精确地控制空气的输送。应该说明的是，黑打印头的曲线248与彩色油墨的打印头的曲线249明显地不同。这部分是由于黑色打印头的设计不同，部分是由于油墨的性质不同，特别是粘度不同。为此所用的黑色打印头的特别的设计采用了一种颜料油墨，这种油墨比用于深兰、深红和黄色打印头的颜料油墨的粘度大。由于这种较大的粘度以及不同的油墨成分和黑色打印头的不同的打印的需求，黑色打印头的内部结构不同，特别是通向喷嘴的油墨管道的直径较大，这种结构(尽管油墨的粘度较大)导致图27中的较陡峭的曲线248。

加注的另一重要的参数是在打印头的气腔208内保持正压的时间。图28是喷吹到各打印头的喷嘴板上的油墨体积相对于加注的0.4cc空气的加注时间的一曲线，其中的打印头与外供墨容器隔离。可以看出，喷吹出的油墨的体积先是随着时间猛增，随后这种增加减慢。而且黑色打印头的曲线258再次偏离彩色打印头的曲线259。

一个已知的问题是，特别对于较长寿命的打印头来说，空气238可能积累在油墨腔内，如图22所示。这种储存的空气是打印头的油墨腔232内的一种可压缩成分，因此，影响着由泵50输送到气腔208内的空气使油墨腔内的压力增加并从而将油墨喷吹到喷嘴板上的效率。图29示出对于黑色262和深兰色263打印头，所喷吹的油墨的体积如何随所储存的空气的体积的增加而减少。计算各打印头的加注参数时考虑该打印头在其寿命中必须储存的空气的平均体积，因此，加注时，新的打印头喷吹出的油墨量略多于理想的油墨体积，而在其使用寿命的终结时，打印头喷吹出的油墨略少于理想体积的油墨。一种替换方式是，对各打印头储存若干加注参数，并根据打印头的寿命改变所用的参数。

图30是一黑色打印头油墨腔232内的压力曲线，该曲线是在接近喷嘴处在以不同的油墨压力值和不同的充加注积进行2秒加注时测得的，这些油墨是从外容器中提供的。上曲线250是在注入0.62cc空气和0.4磅/英寸2(psi)油墨提供压力的情况下获得的，而曲线251是在注入同样体积的空气而大约为-0.1psi的略小的负油墨提供压力的情况下获得的。可以看出，在两者情况下，在打印头内所产生的初始的正压是相同(大约为0.63磅/英寸2(psi))的，但是对于曲线251，可以看出，这一压力下降的更加迅速。由此可以推论，打印头内的正压的峰值仅仅是由所注射的空气形成的，基本上不受油墨提供的压力的影响。对于曲线251，打印头内的压力的迅速下降是由于油墨从打印头流向外供墨源。下曲线252是在注射0.41cc空气和油墨提供压力为0.9psi的情况下获得的。从曲线252的峰值可以看出，0.9psi的油墨提供压力明显地高于在打印头的油墨腔内所产生的峰值压力(大约为0.3psi)，因此，如果采用了这些参数则油墨一定能流入打印头。最后的曲线253是在注入0.53cc空气和0.2psi的油墨提供压力的情况下获得的。这后一条曲线对于为打印头加注是最理想的，因为从图上可以看出，内压的下降非常小，并且很容易表示对于这种特定的打印头的油墨提供压力与充气压力之间的一种良好的平衡，以便防止油墨从油墨提供容器流入或流出打印头。在曲线253中可以看出的压力下降可能是由于正压加注系统内的空气压力的损失，例如从活塞垫圈69或者从打印头保持盖36上的密封件上的损失和/或由于油墨流到打印头的喷嘴板上造成的损失。

从图30中可以看出，在加注操作之后，当袋208再次与大气压接触时，挠性袋208对加注前油墨腔内的压力(大约-0.11psi，称之为反压)作了精确的重新建立。从图30中的曲线251可以看出的另一特征是，在曲线上的点260，油墨腔中的反压已经超出，即，比操作点更负压。这是由于在这种情况下油墨提供压力设置得太低，即，处于一个略微负的压力，并且这引起很多油墨从打印头流向外容器。一经过调节器杆的操作点，调节器阀227就开启，油墨流入打印头，直到反压回到-0.11psi，这可以在图30中看出。

下面表示为进行一次打印头维护而进行的本优选的方法的参数，这种方法包括一种正压控制加注、喷吐同时加注以及油墨返回到打印头中。

◆在打印头上进行包括通常的喷吐和擦拭在内的一清洁操作；

◆将来自外容器中的油墨提供压力从2.1psi减小到零，然后再将压力提高到0.2psi；

◆将泵定位在滑架盖上的空气管道的入口；

◆读出对于待加注打印头的储存的加注参数；

◆采用脉冲加热法加热打印头，对于黑色打印头，加热到60C，对于彩色打印头，加热到35C；

◆通过移动滑架来致动泵，对于黑色打印头，滑架移动2.67mm，给出0.53cc的注射空气和0.18cc的喷吹出油墨；对于彩色打印头，移动2.54mm，给出0.51cc注射空气和0.08cc喷吹出的油墨；

◆将泵保持在压缩位置，从而将打印头的气腔内的压力保持1秒；

◆在该1秒的前0.5秒内保持压力使喷嘴以2kHZ的频率喷射，这样，每个喷嘴喷出1000滴；

◆用15秒钟使油墨泥浆流回打印头内；

对打印头进行一秒钟包括通常的喷吐和擦拭在内的清除操作。

在实施本发明的将油墨泥潭抽回打印头的维护技术之前，重要的是清洁打印头的喷嘴板，以避免在喷嘴板的外表面上可能存在的污物与油墨一起进入打印头。

虽然在泵从滑架盖上的空气管道的入口处卸下后的大约3秒内大部分油墨泥浆都被重新吸收到打印头内，但在进行第二个常规清洁操作之前，还需要12秒使喷嘴板上的任何剩余的废油墨能够溶解喷嘴板上的任何干油墨。

已经发现，由于若干原因，在加注操作之前对打印头进行加热(例如通过向打印头内的加热器施加脉冲电流，这在本领域是公知的)是有利的。将打印头加热到一预定温度减小了由于环境温度的变化(如果没有通过如下的打印头传感器对这些进行考虑)而引起的加注方法的变化。而且还发现，加热打印头似乎还有助于使打印头从由于气泡造成的故障中恢复。因此，采用加热打印头的油墨，尽管也发现了在某些情况下由于降低了油墨的粘度而使油墨从喷嘴板流回到打印头内的能力下降。

如上所述，打印机包括一控制器300，其用来控制各种打印头的恢复操作，并且存储所确定的这些操作的最佳参数。由于这种打印机能够识别特定的打印头，例如对于不同设计的打印头或含有不同结构的油墨，例如染料基的、颜料基的或防紫外线的油墨可以储存不同的参数。

进而，控制器在选择对于一特定的打印头的适当的一组参数时可以查询安装在打印机上的传感器302，来确定目前的温度或湿度，并利用这一信息来帮助选择恢复操作的参数。

熟悉本领域的人员可以理解，上述对本发明的优选实施例的描述可以被改进，在本发明的范围内可以有若干替换实施例，例如，可以理解，虽然优选的气体源是一恒定容积的气体，但预定体积的气体可以从一恒压气源提供，只要当在一特定时间内向打印头的气腔提供所述恒压源时该压力导致气腔的容积增加一预定值即可。

Claims (22)

1.一种用于维护一喷墨打印头的方法，该打印头安装在打印机滑架内，其具有一本体，该本体包括一与喷嘴板上的若干喷嘴流体连通的油墨腔和与各喷嘴相连的用于在打印操作过程中从所述喷嘴喷出油墨滴的喷射装置，所述方法包括如下步骤：产生一个横穿打印头的喷嘴板的受控的预定压差，以在喷嘴板的外侧形成受控的泥潭，以及使打印机致动喷射装置，从而使油墨从至少一些所述喷嘴中排入所述油墨泥潭中。

2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，大部分由所述喷射装置排出的所述油墨被捕获在所述油墨泥潭内。

3.一种如权利要求2所述的方法，其特征在于，多于90％的由喷射装置排出的所述油墨被捕获在所述油墨泥浆中。

4.一种如权利要求3所述的方法，其特征在于，基本上所有由喷射装置排出的所述油墨被捕获在所述油墨泥浆中。

5.一种如权利要求1的方法，其特征在于，在致动所述喷射装置之前，打印头的基本上所有的喷嘴都被所述油墨泥浆所复盖。

6.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，反复致动所述喷射装置，以将油墨喷入所述油墨泥浆。

7.一种如权利要求6所述的方法，其特征在于，对各喷嘴致动的重复率低于在常规打印操作过程中所使用的重复率。

8.一种如权利要求6所述的方法，其特征在于，对各喷嘴致动的重复率基本上等于在常规打印操作过程中所使用的最低的重复率。

9.一种如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述致动步骤中致动基本上与打印头的所有喷嘴相关联的各喷射装置。

10.一种如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括如下步骤：在所述致动喷射装置的步骤之前，确定打印头的哪个喷嘴能够在常规的打印操作中正常喷射油墨滴，在所述致动步骤中，只使与至少一些所述所述正常操作的喷嘴相关联的喷射装置喷射。

11.一种如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，其还包括如下步骤：在致动所述喷射装置之前，确定打印头的哪个喷嘴在常规的打印操作中能够正常排出油墨滴，在所述致动步骤中只使至少一些与所述正常操作的喷嘴不相关联的喷射装置喷射。

12.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油墨泥潭由打印头的喷嘴板外的压力的受控的下降而产生。

13.如如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泥浆通过打印头的油墨腔的内压的受控的增大而产生。

14.一种如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述增加的内压使通过各喷嘴喷入油墨泥潭的油墨的体积大于在常规打印条件下喷射的油墨滴的体积。

15.一种如权利要求14所述的方法，其特征在于，在致动所述喷射装置之后，将形成所述油墨泥浆的大部分油墨通过喷嘴抽回打印头。

16.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，将油墨泥浆在打印头的喷嘴板上保持一预定的时间，然后再抽回打印头内。

17.一种如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述喷射装置的致动发生在油墨泥浆保持的所述预定期间的第一部分。

18.一种如权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，在打印头的维护过程中从打印头中损失的油墨的体积少于在所述喷射装置的致动过程中从喷嘴中排出的油墨的总体积。

19.一种如权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，在打印头的维护过程中从打印头中损失的油墨的体积少于在喷嘴板上所产生的泥浆的油墨的总体积。

20.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，打印头还包括连接于所述油墨腔并具有一与环境大气气体连通的通孔的可变容积的空气腔，所述产生一受控预定压差的步骤包括将一气体源与打印头的空气腔的通孔连通，并且以一高于环境大气压的压力向空气腔输送一预定的受控体积的气体，从而使打印头内的空气腔膨胀，使油墨腔内的压力增加，并使油墨通过打印头的喷嘴的受控的流动，以在喷嘴板的外侧产生所述受控泥潭。

21.一种如权利要求20所述的方法，其特征在于，在所述喷射装置的致动之后，通过减小空气腔的体积在油墨腔内产生一低于环境大气压的压力，所述压力通过喷嘴作用，将形成所述油墨泥浆的大部分油墨通过喷嘴抽回打印头。

22.一种用于维护一喷墨打印头的方法，该打印头安装在打印机滑架内，其具有一本体，该本体包括一与喷嘴板上的若干喷嘴流体连通的油墨腔和与各喷嘴相关联的用于在打印操作过程中从所述喷嘴排出油墨滴的喷射装置，所述方法包括如下步骤：产生一个横穿打印头的喷嘴板的受控的预定压差，以在喷嘴板的外侧形成受控的泥潭，将打印头的喷嘴板上的所述油墨泥浆保持一预定的时间，使所述压差反向，从而通过喷嘴将大部分形成所述油墨泥潭的油墨抽回打印头。

Images